Improving the Accuracy and Performance of the Current Loop by Increasing the Open Loop Transfer Coefficient

Abstract

A method for reducing the static error in control and increase of the current loop performance in the control system of the electric drive by increasing the transfer coefficient of the open loop is considered. This is achieved by introducing a hard negative feedback loop. The resulting structure is stable at any arbitrarily large open loop transfer coefficient. The proposed method of increasing the open loop transfer coefficient does not change the structure of the control object, so when setting the current loop to the technical optimum, the structure of the current regulator also does not change. Two ways for increasing the open loop transfer coefficient are considered: reaching the hard negative feedback or link of armature winding or link of semiconducting converter. Expressions for static errors and time constants of the current loop are obtained for each way. A comparison of static errors and time constants of the circuit between the above options, as well as each option with a standard structural circuit of the current circuit is given. It is shown that the introduction of hard feedback into the current loop increases its performance and reduces the static error compared to the standard structural scheme of the current loop. In this case, the coverage by hard feedback of the link of armature winding of the motor gives less static error and higher performance than the coverage of the link of semiconducting converter. For citation: Shiryaev, Eduard V., and Nikolay A. Ulisskiy. "Improving the accuracy and performance of the current loop by increasing the open loop transfer coefficient." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 11.5 (2019): 959-967.Рассмотрены способы уменьшения статической ошибки по управлению и увеличения быстродействия контура тока в системе управления электропривода путем неограниченного увеличения коэффициента передачи разомкнутого контура, что достигается введением в контур тока жесткой отрицательной обратной связи. При этом возникающая структура устойчива при любом сколь угодно большом коэффициенте передачи разомкнутого контура. Предлагаемый способ увеличения коэффициента передачи разомкнутого контура не меняет структуру объекта управления, поэтому при настройке контура тока на технический оптимум структура регулятора тока также не изменяется. Рассмотрены два варианта увеличения коэффициента передачи разомкнутого контура: охват жесткой отрицательной обратной связью либо звена обмотки якоря либо звена полупроводникового преобразователя. Для каждого варианта получены выражения для статических ошибок и постоянных времени контура тока. В качестве примера для заданных значений параметров двигателя постоянного тока и полупроводникового преобразователя выполнен расчет зависимостей показателей качества переходного процесса в контуре тока от значения коэффициента жесткой отрицательной обратной связи. Проведено сравнение статических ошибок и постоянных времени контура между рассмотренными вариантами и с вариантом, имеющим стандартную структурну...